2第二讲 吸附作用与多相催化.pptVIP

第二章 吸附作用与多相催化 第一节 多相催化的反应步骤 P.15 1.1 五个步骤：(1)扩散 (2)吸附 (3) 反应 (4)脱附 (5)再扩散 1.2 # 外扩散：从气流层经过滞流层向催化剂 颗粒表面的扩散或其反向的扩散; # 内扩散：从颗粒外表面向内孔道的扩散 或其反向扩散; 这两个步骤均属于传质过程，与催化剂的宏观结构和流体流型有关; （2）化学吸附， （3）表面反应或转化， （4）产物分子的脱附或解吸； （2）、（3）、（4）均属于“化学过程”; 与催化剂的表面结构、性质和反应条件 有关，也叫“化学动力学过程” 2.1 外扩散与外扩散系数（ DE ） A. 滞流层：催化剂颗粒周围由反应物分子、产物分子和稀释剂分子等混合物组分形成。 因滞流层阻碍反应物分子到达催化剂颗粒的外表面，故在颗粒的外表面和气流层之间形成一浓度梯度. 外扩散与外扩散系数（DE） B.?FICK定律 [通量=DE（CH-CS）] CH=均匀气流层中反应物浓度； CS=反应物在催化剂颗粒外表面处的浓度 C.? 外扩散速率的大小及其施加的影响，与流体的流速，催化剂颗粒粒径以及传递介质的密度，粘度等有关 3.1 内扩散与内扩散系数（DI） A. [通量=DI（CS-Ci）] Ci是某定点的反应分子浓度； B.? 内表面活性中心，在外表面与内孔的任一点间 出现第二种浓度差； C.? 更为复杂; 有容积扩散（DB）， 又有努森扩散（DK）； （1）前者是分子之间的碰撞远大于与催化剂孔壁碰撞时出现的扩散； （2）后者是分子与催化剂孔壁间的碰撞，且孔道的平均直径小于分子平均自由程时出现的扩散 D. 据Satlerfield的专著 DB与T3/2 / PT 成正比 DK与T1/2 * rp 成正比 E. 效率因子（η ） =观察的反应速率/本征反应速率＜1 催化剂颗粒越大，内扩散限制越大； 效率因子定量的表达了催化剂内表面 利用的程度； F. 外扩散传递与表面反应是连串反应， 而内扩散传递与内表面上的反 应是并行的。 4.1 分子的化学吸附 1. [物理吸附]：借助分子间力，吸附力弱， 吸附热小 (8~20 KJ/mol)，是可逆的， 无选择性，分子量越大越容易发生。 2. [化学吸附]：与一般的化学反应相似，是借助于 化学键力，遵从化学热力学和化学动力学的 传统定律，具有选择性特征，吸附热大 (40~800 KJ/mol), 一般是不可逆的。 3. 化学吸附为单分子层吸附，具有饱和性。 原因：位于固体表面的原子具有自由价。 5.1 表面反应 6. 产物的脱附 ?A. 脱附是吸附的逆过程； B. 一般来说，产物分子在表面吸附太强 使活性中心得不到再生， 成为催化剂毒物； C. 若目标产物是一种中间产物，则又希望它生成后迅速脱附，以避免分解或进一步反应。 思 考 题 (1) 论述催化作用的几大特征? 举例说明催化剂的主要组成及其功能? 催化剂载体的主要功能有哪些? 第二节、吸附等温线 吸附过程，平衡 Vm； 一. 简单的Langmuir吸附等温式； θ/(1-θ)=K p ; θ= V/Vm; p小， θ=K * p p大，1 -θ=1/K * p P/V=1/（Vm*K）+P/Vm 二、解离吸附的Langmuir等温式； p小，θ=√p*K 三、竞争吸附的Langmuir等温式: θA=KA*pA/(1+KA*pA+KB*pB) 四、非理想的吸附等温式； θ=1/f * ln（a*p） θ=k* p1/n 五、BET公式：物理吸附 第三节、金属表面上的化学吸附 金属表面： 用于金属化学吸附研究的试样主要是四类： 1. 金属丝，用电热处理易于使其表面清洁； 2. 金属薄膜，在高真空条件下将金属丝热至